¿Es hora de adoptar el mecanizado de alto rendimiento?

El mecanizado de alto rendimiento no es algo para temer, sino algo para agradecer. Sumérjase en el extremo profundo con este manual de HPM para ver más de cerca la tecnología, los beneficios y la mentalidad necesaria para que sea un éxito.

Cualquiera que haya leído una publicación comercial de metalurgia o fabricación ha oído los términos mecanizado de alto rendimiento y mecanizado de alta velocidad, pero puede ser reacio a adoptar las ideas que los hacen beneficiosos. Para muchos talleres mecánicos, puede parecer que están produciendo piezas muy bien con los cortadores, trayectorias de herramientas y equipos CNC existentes.

¿Por qué sacudir el bote?

Hay algunas buenas razones para aprender más sobre HPM, especialmente si desea crecer en el futuro. Muchos talleres que han adoptado HPM disfrutan de niveles de rendimiento varias veces superiores a los que eran posibles solo unos años antes. La vida útil de la herramienta es mejor, la calidad de las piezas ha mejorado y hay una nueva flexibilidad para satisfacer las demandas de los clientes mientras crece el negocio.

¿Qué es el mecanizado de alto rendimiento?

Entonces, ¿qué es exactamente HPM y qué se necesita para adoptarlo? ¿Un nuevo y costoso sistema CAD? ¿Un montón de fresas de extremo novedosas? ¿Una máquina herramienta con más letras de eje que el crucigrama de los domingos? Una implementación de HPM podría incluir algunos, ninguno o todos estos avances tecnológicos. Así es como una empresa de software CAM definió HPM en el pasado lejano:

“HPM es un paquete integral que tiene en cuenta la máquina completa”, dijo Dan Horn, ingeniero senior de aplicaciones de DP Technology, en un artículo de MachineDesign. "Esto incluye las características mecánicas, el control y el rendimiento del servomotor, las herramientas, los portaherramientas, los accesorios, el procesamiento de piezas e incluso las estrategias de mecanizado".

Una forma importante de pensar en HPM es como una estrategia de mecanizado, no como una tecnología en sí misma. ¿Qué significa eso? HPM es una mentalidad que aprovecha la tecnología para hacer lo que tiene más sentido para el trabajo, para obtener el mejor resultado y producción, y alcanzar la meta comercial deseada. La tecnología actual puede ayudarlo a convertirse en un taller de HPM, pero requiere más que la maquinaria.

"El centro de mecanizado puede no ser la mejor máquina para el trabajo, por ejemplo", opina Peter Zelinski, editor en jefe de Modern Machine Shop, en el artículo "Mecanizado de alta velocidad:la próxima década". "Las máquinas de torneado multitarea hacen más en la actualidad, al igual que los sistemas de mecanizado que alguna vez se consideraron demasiado dedicados".

Zelinski argumenta que no se trata exclusivamente de la velocidad o el tipo de máquina. Más bien, sostiene, se trata de los cambios organizativos necesarios en la tienda o la comunicación con los clientes. Si bien Zelinski escribió este artículo en 2006, su punto suena cierto hoy. Básicamente, HPM puede ayudar a los fabricantes y talleres a realizar más trabajo con menos mano de obra y mayor eficiencia.

Estos son los componentes clave de una operación de HPM.

Las Máquinas de Alto Rendimiento

Es importante que cualquier taller se mantenga al día con la tecnología de las máquinas, pero a veces simplemente no está en las cartas invertir en un centro de mecanizado de 5 ejes, un torno multitarea o un sistema de fabricación flexible. Por un lado, es posible que no tenga el tipo de trabajo adecuado para estas máquinas. Además, puede parecer más un riesgo de inversión financiera de lo que es posible asumir (aunque eso debería mejorar una vez que haya comenzado la transformación de HPM).

Sí, es cierto que una máquina herramienta nueva a menudo producirá piezas más rápido y tendrá mejores tolerancias que una comprada en la década de 1990 o antes. Pero también es posible aplicar aspectos de HPM a máquinas más antiguas y mejorar la producción. Por ejemplo, un centro de mecanizado vertical con cabezal engranado puede estar limitado a 6000 rpm, pero eso no significa que no verá grandes mejoras en la vida útil del cortador y la calidad de la pieza al adoptar técnicas de reducción de virutas y acoplamiento del cortador de longitud completa. También podría reducir los tiempos de preparación instalando sujeción de piezas de cambio rápido.

Las herramientas de corte de HPM

Piense en las ventajas de utilizar herramientas de corte modernas. Si todavía usa brocas afiladas a mano y se siente frustrado por el avance majestuoso de un cortador de mazorcas de maíz HSS, podría ser el momento de repensar su estrategia de herramientas. Los fabricantes de herramientas de corte han introducido grados de carburo, recubrimientos y geometrías increíblemente robustos en los últimos años, y simplemente no hay forma de aumentar la producción de la máquina a menos que los esté utilizando.

En algunos casos, es posible que pague más por herramienta, pero también verá mejoras dramáticas en el resultado final al adoptar esta pieza fundamental de HPM. Las herramientas tecnológicamente avanzadas pueden tener una vida útil más prolongada y pueden ayudar a reducir el costo total de propiedad al requerir menos reemplazo y mano de obra para su mantenimiento.

¿Ya adoptó aspectos de HPM, pero quiere aumentar sus niveles de producción mientras mantiene las máquinas en mantenimiento y en niveles óptimos? Aprenda cómo la efectividad general del equipo puede ayudarlo a acercarse a los elevados objetivos de cero defectos y ningún tiempo de inactividad no planificado.

Los portapiezas que necesita para HPM

Los soportes de fresas de extremo de bloqueo lateral y las prensas de maquinista de 6 pulgadas tienen su lugar, pero hay formas mucho más efectivas de sujetar herramientas de corte y piezas de trabajo. Los portaherramientas hidráulicos y de ajuste por contracción ofrecen las características superiores de descentramiento y equilibrio necesarias para las velocidades y avances elevados de HPM. Se deben adoptar las fijaciones de punto cero y otras tecnologías de herramientas de cambio rápido para lograr tiempos de actividad del husillo superiores a los 90 (sí, esto es posible incluso en un entorno de bajo volumen y alta mezcla).

Si no configura las herramientas fuera de línea y adopta un enfoque de herramientas estandarizado para toda la tienda, se está perdiendo algunas grandes oportunidades de mejora. Cada centro de mecanizado tiene una fresa de extremo de carburo de media pulgada en el bolsillo de la herramienta siete, por ejemplo, y cada torno tiene un diamante de 80 grados en la estación tres. Utilice estas mejores prácticas estándar para reducir los tiempos de configuración y programación. Proporcionarán una mayor flexibilidad para mover trabajos a cualquier máquina que esté disponible.

El código que necesita para HPM

Cuando la mayoría de las personas escuchan HPM, piensan en trayectorias trocoidales, el efecto de adelgazamiento de la viruta, profundidades de corte axiales largas y radiales poco profundas. tienen razón Los sistemas CAM modernos ofrecen una variedad de formas de aumentar las tasas de remoción de metal mientras mejoran la vida útil de la herramienta y la calidad de la pieza. adoptarlos. Estas estrategias de trayectoria hacen que incluso una máquina herramienta antigua o una importación de bajo costo brillen. Deberá invertir en las herramientas de corte y los portaherramientas, así como en el propio sistema CAM. También deberá enviar maquinistas, operadores e ingenieros a la capacitación y luego darles tiempo para experimentar y aprender el nuevo sistema.

Además, probablemente querrá invertir en un software de simulación de trayectorias de herramientas, porque su nueva forma de pensar tiene que ver con la reducción del tiempo de inactividad. Dedique el tiempo necesario para modelar herramientas y accesorios en 3D, lo que requerirá programación. Sí, puede parecer una gran molestia, pero es probable que te quedes atrás si no lo haces.

Los datos necesarios para lograr un rendimiento realmente alto

Aquí vienen las palabras de moda que ha estado esperando:fabricación inteligente, Industria 4.0, Internet industrial de las cosas o "IIoT". La fabricación es o pronto será todo acerca de los datos. Los datos le indican cuándo puede aumentar los avances del cortador y cuándo incurrirá en un tiempo de inactividad inesperado porque los cojinetes del husillo están a punto de dejar de funcionar. Los datos también le indican cuántos minutos pierde cada hora debido a los cambios de herramientas y la extracción de virutas.

En última instancia, los datos tratan de lograr el mayor tiempo de actividad y la mayor cantidad de piezas al final de cada turno. Necesita recopilar datos, analizarlos y actuar de acuerdo con lo que le está diciendo. Esta es la esencia de la Industria 4.0.

Comience a medir su producción de HPM

Las velocidades de avance más altas y las herramientas de cambio rápido son claramente una buena idea si va a avanzar hacia HPM, pero hay un punto más importante para enfatizar HPM. Tanto si es el orgulloso propietario de una máquina herramienta de última generación llena de sensores como si se pregunta dónde encontrar un reemplazo para su lector de cintas de papel, no puede mejorar lo que no puede o no medirá.

Es por eso que el primer paso en el camino hacia el mecanizado de alto rendimiento es establecer una línea de base y luego trabajar continuamente para mejorarla. Conecte su taller en red, instale sensores y software de monitoreo de máquinas y designe un campeón para realizar un seguimiento del rendimiento. Una vez identificada una oportunidad de mejora, enfóquese en convertirla en una realidad diaria, mensual y trimestral. Documente claramente qué pasos se usaron para mejorar un proceso o resultado.

Comience con un solo centro de mecanizado o torno, luego establezca objetivos específicos, como un aumento del 10 por ciento en la disponibilidad del husillo durante el tercer trimestre o el establecimiento de preajustes fuera de línea para julio, y trabaje continuamente para lograr estos objetivos. Ninguna cantidad de mecanizado de alto rendimiento significa mucho sin objetivos de rendimiento y medición hacia ellos.

¿Ha intentado adoptar alguna parte de HPM en su taller? ¿Qué está funcionando? ¿Qué no es? Comparta su experiencia en los comentarios a continuación.